NT0112. Notas Técnicas de Uso y Aplicación 2.12 MÓDULO DE AUTORECUPERACIÓN AWU PARA MICROCONTROLADORES DE LA SERIE Q

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1 Notas Técnicas de Uso y Aplicación 2.12 MÓDULO DE AUTORECUPERACIÓN AWU PARA MICROCONTROLADORES DE LA SERIE Q Preparado por: Rangel Alvarado Estudiante Graduando de Lic. en Ing. Electromecánica Universidad Tecnológica de Panamá Panamá, Panamá issaiass@cwpanama.net web site : Introducción ÍNDICE Introducción Registro de Control del Módulo de Autorecuperación Diagrama de Flujo Código Conclusión Referencias Problemas Propuestos 319 Aclaratoria: La siguiente Nota Técnica fue utilizada del sitio de la Cía. Motorola, AN2310 y fue ligeramente modificada para implementar el módulo AWU. Las aplicaciones más comunes de equipos portátiles como controles remotos, teclados inhalámbricos equipos de sistemas especiales como detectores de humo, recaen bajo el mismo lecho: utilidad de baterías. El utilizar baterías necesariamente significa administrar el consumo de las mismas para que dure tanto su vida de utilidad como la durabilidad de un producto en el mercado. La familia HC08, serie Q, posee un módulo especial que despierta del modo de bajo consumo (STOP), y bastando con unos cuantos microamperios, mantienen en operación al microcontrolador. La nota abarca la configuración del modo de bajo consumo (STOP) y de autorecuperación (AWU), en más detalle: Configuración del Módulo Auto Wake Up : Configuración del módulo de autorecuperación e instrucción de bajo consumo, indispensable para aplicaciones de baterías. Código: El código es basado, en el AN2310, el cual simula una alarma casera por medio de un LED y cuyo sensor (entrada) es simulado por un potenciómetro. Simulación: El simulador WinIDE presenta una falla del registro CONFIG1, solo configura para deshabilitar el watchdog, por consiguiente, esta opción no es estudiada. Nota: Se asume un dominio neto de la NT0108 y NT0111, los registros asociados son muy similares y se explica por diferencia. F.I.E., C.D.P., 2005

2 Autorecuperación Registro de Control del Módulo de Autorecuperación Registros de Control del Módulo AWU El módulo de autorecuperación genera una interrupción periódica que retira al microcontrolador fuera del modo de parada (STOP), sin necesidad de una interrupción externa. Ver NT0108, Sección Ver NT0108, Sección (a) (b) 309 (c) 1 = Interrupciones del Módulo de Autorecuperación, habilitadas. 0 = Interrupciones del Módulo de Autorecuperación inhabilitadas. 1 = Interrupciones del Módulo de Autorecuperación, pendientes. 0 = No hay interrupciones a procesar. Figura 176. Registros del Módulo de Autorecuperación. (a) Registro de Estado y Control de Teclado. Ver sección de la NT0108. (b) Registro de Control de Interrupción de Teclado. El bit AWUIE habilita las interrupciones del módulo lo que permite al microcontrolador generar una interrupción y despertarse del modo STOP. (c) Registro del Puerto A. El bit AWUL se levanta (1 lógico) si hay una interrupción a procesar. Cuando el microcontrolador entra en modo de parada (STOP) y si las interrupciones del módulo AWU están habilitadas el módulo habilita un oscilador interno inherente y exclusivo del mismo a 32 khz el módulo empieza una cuenta interna preajustable por el registro de configuraciones uno (1), bit COPRS (ver NT0111), cuyos períodos de autorrecuperación son de aproximadamente 16 ms (512 f OSC INT ) y 512 ms (16384 f OSC INT ) a 5V de operación. Vencido el tiempo, se da una interrupción que se memoriza en el registro del puerto, bit AWUL este bit se puede borrar por medio de una señal de reconocimiento (ver NT0108), mediante el bit ACKK Configuración del Módulo de Autorecuperación Habilite el modo de autorrecuperación para salir del modo de bajo consumo en los períodos más largos posibles, habilite el pin de reinicio e igualmente habilite los modos de LVI a 5V, la instrucción STOP y desactive el watchdog. Nota: Ayudese con la NT0111 y la NT0108. Figura 177. Configuración del Módulo AWU. Como muestra la figura en marquesina, solo basta en habilitar el bit AWUIE para activar el módulo.

3 Diagrama de Flujo El programa configura el microcontrolador QT4 en el modo de bajo consumo y verifica si el umbral, dado por el potenciómetro, es suficiente para que se active una señal de alarma visualizada por un LED, de lo contrario, sigue durmiente en el modo STOP y despierta después de ciertos ciclos. (a) (b) (c) (d) Nota: Esquemático de Aplicación. 5V 0.1uF 10k RST QT4 VDD VSS OSC1 PTA0 PTA4 PTA1 RST IRQ 3.3k. 0.1uF LED Si se va a quemar toda la FLASH, favor leer la NT0107, sección 2.7.6(4.c) y anotar el valor del oscilador interno al final del listado (ver final del listado 20). Figura 178. AutoWakeUp. (a) Programa principal. Configura para habilitar instrucciones STOP, módulo de autorecuperación, y revisa si el umbral es mayor para encender la alarma. (b) Reinicio del Sistema. Al apretar reset, reinicia el sistema. (c) KBIL. Interrupción del Módulo KBI y AWU, reconoce y retorna. (d) INIT_CONFIG. Configura el pin de Reset, desactiva watchdog, habilita instrucción STOP, LVI operando a 5V, larga recuperación del modo de bajo consumo, aproximadamente, 512 ms.

4 Autorecuperación 311 (e) (a) (b) (c) (d) Figura 179. AutoWakeUp (continuación, subrutinas). (a) INIT_PORTS. Inicializa el puerto A en bajo y luego las salidas del potenciómetro y el LED. (b) INIT_ADC. Configura para conversión en el puerto A5. (c) INIT_KBI. Habilita la interrupción del módulo de autorecuperación. (d) ALARM. Envía una señal de activación y desactivación al LED simulando una alarma, cuya conexión pudiese ser un piezoeléctrico para llamar la atención. (e) Delay. Subrutina de retardo programable utilizada por la subrutina ALARM, espera de base de 1 ms.

5 Código 312 ==================== ARCHIVO : - AutoWakeUp asm PROPÓSITO : Alarma de nivel. Mientras que el ADC adquiere el resultado de un transductor (simulado por un potenciómetro) una alarma suena (simulada por un LED) intermitentemente avisando que se ha sobrepasado un límite de seguridad. Configurar el QT4 en modo STOP y demostrar la capacidad del AWU (Auto Wake Up Module), el cual permite recuperarse del modo de Bajo Consumo. 1 - Terminal variable del Potenciómetro conectado al PTA5 2 - Potenciómetro activado por el pin PTA4 3 - Alarma (LED) en terminal PTA0 4 - Reset en terminal PTA3 P.D.: Realizar las conexiones adicionales del esquemático. ACLARACIÓN : Esta nota se basa completamente en el AN MC60HC908QT4/D - Low Power Application y es ligeramente modificada para la explicación del Módulo Auto Wake Up. REFERENCIA : MCU68HC908QY4,...QT1 Datasheet data_sheet/mc68hc908qy4.pdf Págs Módulo de Autorecuperación LENGUAJE : IN-LINE ASSEMBLER HISTORIAL DD MM AA Creado Modificado. ==================== Pasos para iniciar la AWU: 1 - Enmascarar interrupciones por teclado (IMASKK = 1) 2 - Habilitar la interrupción del módulo de autorecuperación KBIER_AWUIE = 1 (Bit 6 del registro) 3 - Reconocer la falsa interrupción (ACKK = 1) 4 - Borrar la máscara de Teclado (IMASKK = 0) ==================== Rev. 1 del

6 Autorecuperación 313 Definiciones del Usuario DELAY98304 equ $012C Constante de Retardo a MHz NULL equ 0T Valor nulo para inicializar el puerto BIT0 equ 0T Puerto A, Bit 0 RSTEN equ 0T CONFIG2, Bit de Habilitación de Reset, Bit 0 PORTA0 equ 0T PORTA, Bit 0 del Registro PORTA4 equ 4T PORTA, Bit 4 del Registro AWUIE equ 6T KBSCR, bit de recuperación de modos stop habilitado COCO equ 7T ADSCR, Bit de Conversión Completa, Bit 7 MS200 equ 200T A retardar 200 ms ó 0.2 seg MS100 equ 100T A retardar 100 ms ó 0.1 seg CH1 equ % ADSCR, Bit de Canal 0, Bit 1 ON CH0 equ % ADSCR, Bit de Canal 0, Bit 0 ON ADC3 equ CH1 CH0 ADSCR, PTA5 = ADC ADIV1 equ % ADIV1, Bit 6 ON, ADC a 0.8 MHz DDRA4 equ % DDRA, Bit 4 ON DDRA0 equ % DDRA, Bit 0 ON LVI5OR3 equ % CONFIG1, Bit de Operación del LVI, 5V STOP equ % CONFIG1, Bit de Habilitación de modo STOP, BIT 1 ON COPD equ % CONFIG1, Bit de Inhabilitación de Watchdog, BIT 0 ON IMASKK equ % KBSCR, Bit de Máscara del Registro KBSCR, Bit 1 ON ACKK equ % KBSCR, Bit de Reconocimiento de Interrupción, Bit 2 ON Mapa de Memoria del Microcontrolador Registro de E/S PORTA equ $0000 Registro del Puerto A DDRA equ $0004 Registro de Direccionamiento del Puerto A Registro de Configuraciones CONFIG2 equ $001E Vectores de configuración 2 CONFIG1 equ $001F Vectores de configuración 1 Módulo de Interrupción por Teclado KBSCR equ $001A Registro de Estado y Control del KBI KBIER equ $001B Registro de Control de Interrupciones de Teclado Rev. 1 del

7 314 Registro ADC ADSCR equ $003C Dirección, registro de estado y control del ADC ADR equ $003E Registro de Datos del ADC ADICLK equ $003F Registro de Reloj de Entrada del ADC OSCTRIM OSCTRIM equ $FFC0 Vector del Registro del Oscilador Memoria FLASH FLASH_START equ $EE00 Puntero - Mem.FLASH Vectores de Usuario KBIH equ $FFE0 Auto Wake Up (Alto) RESET_VEC equ $FFFE Puntero del RESET OBJETIVO : Genera una interrupción pe- riódica cada 600 Hz y la hace ver en el puerto A6 org FLASH_START Inicio Mem. FLASH Rev. 1 del

8 Autorecuperación 315 OBJETIVO : La alarma se activa si en el valor registrado de la con- versión su bit más signifi- cativo está habilitado. START rsp Inic.Stack = $00ff jsr INIT_CONFIG Inicializa registros de Configuración jsr INIT_PORTS Subr,Inic. PUERTO jsr INIT_ADC Inicializa ADC jsr INIT_KBI Inicializa AWU (AutoWakeUp) cli Habilita interrupciones READY bset PORTA4,PORTA Pot. activado mov #ADC3,ADSCR Conversión única en PTA5. brclr COCO,ADSCR,* Espera la conversión bclr PORTA4,PORTA Pot. desactivado lda ADR Lee el valor de la conversión bpl DORMANT Salta a Dormir si ADR (BIT7) = 1 jsr ALARM La Alarma avisa (LED conmuta) DORMANT stop Modo de bajo consumo, aprox. 6uA. bra READY Nueva conversión INIT_CONFIG : Inicializa registro de confi- guración. OBJETIVO : Habilita pin Reset, LVI a 5 V Recuperación larga de STOP, instrucción STOP y Watchdog inhabilitado. ENTRADA : Ninguna SALIDA : Ninguna AFECTADOS : CONFIG2, CONFIG1 INIT_CONFIG bset RSTEN,CONFIG2 Habilita Pin de Reset mov #{LVI5OR3 STOP COPD},CONFIG1 LVI a 5V, instrucción STOP habilitada y Watchdog inhabiliado rts retorna Rev. 1 del

9 316 INIT_PORTS : Inicializa variables y re- gistros. OBJETIVO : Inicializa los registros de direccionamiento. PTA = LOW PTA4 y PTA0 = OUTPUT ENTRADA : Ninguna SALIDA : Ninguna AFECTADOS : PORTA INIT_PORTS mov #NULL,PORTA Inicialmente bajos mov #{DDRA4 DDRA0},DDRA PTA0 (LED) y PTA4 (pot) son salidas rts retorna INIT_ADC : Inicializa el ADC OBJETIVO : Conversión Continua e Interrupciones ENTRADA : Ninguna SALIDA : Ninguna AFECTADOS : ADSCR, ADICLK INIT_ADC mov #ADIV1,ADICLK Reloj del ADC = XTAL/2^(ADIV1+2) 0.8 MHz de reloj de ADC rts retorna INIT_KBI : Inicializa registro de autorecuperación de stop OBJETIVO : Modo de Autorecuperación a instrucción stop habiliatdo ENTRADA : Ninguna SALIDA : Ninguna AFECTADOS : KBSCR, KBIER INIT_KBI mov #IMASKK,KBSCR Enmascaro las interrupciones por teclado bset AWUIE,KBIER Auto Wake Up habilitado mov #ACKK,KBSCR Borro la falsa interrupción rts Retorno de la subrutina. Rev. 1 del

10 Autorecuperación 317 ALARM : Simula una alarma por el LED. OBJETIVO : El LED PTA0, conmuta a inter valos de 500 ms ON y 100 ms OFF. ENTRADA : Ninguna SALIDA : Ninguna AFECTADOS : PORTA, H:X ALARM bset PORTA0,PORTA Enciende el LED ldhx #MS ms jsr Delay Retarda 0.2 seg bclr PORTA0,PORTA Apaga el LED ldhx #MS ms jsr Delay Retarda 0.1 seg rts retorna DELAY : Genera un retardo de tiempo OBJETIVO : Retardo de tiempo, base 1ms ENTRADA : H:X = Retardo en ms SALIDA : H:X = 0 AFECTADOS : H:X USO : MIN = H:X = 1T MÁX = H:X = 65535T ldhx #500 jsr Delay retarda 0.5 seg Delay pshx [2] Salva X en la pila pshh [2] Salva H en la pila ldhx #DELAY98304 [3] Carga constante de bucle fino Delay0 aix #-1 [2] Decrementa H:X en 1 cphx #0 [3] LLegó a cero (0) bne Delay0 [3] Si no es igual, salta a Delay0 pulh [2] Si es igual, recupera H de la pila pulx [2] Recupera X de la pila aix #-1 [2] Decrementa H:X en 1 cphx #0 [3] LLegó a cero (0) bne Delay [3] Si no es igual, salta a Delay rts [4] retorna Rev. 1 del

11 318 KBIL : AutoWakeUp, Interrupción OBJETIVO : Reconoce la interrupción y retorna. ENTRADA : Ninguna SALIDA : Ninguna AFECTADOS : KBSCR KBIL mov #ACKK,KBSCR Reconoce la interrupción borra AWUL rti retorna OBJETIVO : Inicializa el Vector de Reset Arranque del programa en la memoria Flash y vector de AWUL simulado. ===== AutoWakeUp, Vector de Rehabilitación del sistema ======= org KBIH Puntero Vec - AWU dw KBIL Recuperación del modo stop ===== Vector de Reinicio de Sistema ======= org RESET_VEC Puntero Vec - RESET dw START al darse reset salta a Start ===== Contenido del Oscilador Interno ======= org OSCTRIM fcb $86,$FF Dirección del Oscilador Interno Ajustar según el valor leído dado por el fabricante Listado 20. AWU. El programa principal inicializa el Módulo de Base de tiempo para seicientos hertz (600 Hz) de frecuencia y la subrutina hace conmutar el LED PTA6 lo que genera una frecuencia neta del LED de trecientos hertz (300 Hz) Rev. 1 del

12 Conclusión Nota Técnica Autorecuperación Referencias La mayoría de los microcontroladores de la familia HC08 escapan de reinicios del sistema en modo STOP, esta es una característica infinitesimalmente importante si se requiere conservar la vida útil de un producto que trabaje con baterías. En la aplicación se utiliza el modo Auto Wake Up para generar esporádicos retiros del modo de bajo consumo (STOP), y confeccionar una simple alarma casera. Finalmente, recapitulando, el modo AWU, nos permite realizar una aplicación de larga vida y bajo consumo, ideal para productos caseros Información Avanzada sobre el Microcontrolador (a) Págs. 49 a 53 Módulo de Autorecuperación (AWU). Pág. 56 y 57 Registro de Configuraciones Manual de Referencia del CPU (a) Págs. 125 Instrucción BPL Página web sobre esta Nota Técnica (a) Problemas Propuestos Inicialice el modo Auto Wake Up o de Autorecuperación en modo STOP y mida el consumo del microcontrolador, compárelo con el consumo cuando corre un programa común y corriente. Para medir el consumo, referirse al AN2310, pág. 5, Average Current Calculations. Rev. 1 del